基于智能功率模块的台式离心机电控系统

　2008年　第12期

仪表技术与传感器

Instrument　Technique　and　Sensor2008　

No112　

基于智能功率模块的台式离心机电控系统

徐　猛,刘波峰,马建林,胡乃杰

(湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙　410082)

　　摘要:以单片机89E58为核心,结合使用无刷直流电机的专用控制芯LM621和智能功率模块6MBP15RH060进行驱动和控制,给出完整的软硬件控制方案。在转速测量方面,提出了一种可行的更为精确的软件实现方法。关键词:离心机;无刷直流电机;IPM;转速测量

中图分类号:TP212　　　文献标识码:A　　　文章编号:1002-1841(2008)12-0109-03

ControlSystemforTableTopCentrifugeBasedonIPM

XUMeng,LIUBo2feng,MAJian2lin,Nai2CollegeofElectricalandInforAbstract:Thispaperusedthe89E58asthemicrpLM621andtheIPM,constitutedasystemofhigh2speedandcentrifuge.Thecontrtheswareweregiven.Thepaperproposedamoreaccurateandfeasiblemethodons.Keywords:M;speedmeasuring0　引言

离心机是利用离心力分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组成成分的机械。按结构和分离要求,可把离心机分为过滤离心机、沉降离心机和分离机3类,它大量应用于化工、食品、制药、选矿、水处理、家电等领域。离心机的动力通常由电动机提供,一般是交流电动机和直流电动机。随着电子技术的发展,由现代电子技术、控制理论和电机技术结合产生的无刷直流电动机近年来正在以每年大约15%的比例增加,它具有不易产生电弧,可靠性高,寿命长,响应速度快,起动转矩大等优点,该系统采用直流无刷电机[1]。

1　系统硬件设计

图1　离心机电制系统原理图

系统工作原理如图1所示,主要由带霍尔传感器的三相无刷直流电机(BLDC)、电机控制芯片LM621、智能功率模块

(IPM)6MBP15RH060、单片机89E58及其他外围元件组成,可

另外该系统可通过串口RS-232与上位机连接实现相应的数据输出和各参数曲线的绘制。

112　直流电机的驱动

实现离心机的转速、温度、运行时间控制,故障检测和与上位机数据通讯等功能。

111　电机控制与测速

智能功率模块(IPM)相比于IGBT与驱动电路的组合有许多优点[4],它将驱动电路内置,能在最佳设置条件下驱动IG2

BT,驱动电路与IGBT的连线短,驱动电路阻抗低,无须反向偏

系统采用LM621三相或四相无刷直流电机的专用集成芯片,带有过流保护和欠压保护的功能,外部与PWM信号相连,实现调速功能。电机自带的3个霍尔传感器以120°的角度分布,分别对应3个输出H1,H2,H3。可直接连LM621的5,6,7引脚,信号H1接单片机引脚可获得脉冲信号,通过计算单位时间内脉冲的个数得到电机速度[2]。电机速度控制采用脉宽调制(PWM)方法,由单片机的P3.4口引脚输出脉冲信号,通过调节占空比来改变输给电机的有效电压实现电机速度控制[3]。

单片机通过控制与压缩机相连的三通电磁阀完成离心室的温度调节

。

收稿日期:2007-10-15　收修改稿日期:2008-08-11

置电源[5]。电机功率为(300V,215A),考虑到裕量,反向压降取600V,导通电流取15A,IPM采用6MBP15RH060。该芯片内置的保护电路能提供过流保护、短路保护、欠压保护、过热保护、以及外部输出警报等功能。

智能功率模块6MBP15RH060的内部结构原理如图2所示,其内部集成了6个带续流二极管的IGBT。ALM管脚的作用是警报输出,当保护功能动作时,警报输出端子相对各基准电位GND导通,警报信号输出持续2ms.当警报原因消除,经过2ms以上的时间,并且无输入信号,则警报解除。

芯片内部结构如图2所示,从LM621发出的脉冲通过光耦隔离进入6MBP15RH060,这样可以增强系统抗干扰能力,而且不会将直流母线上的电压引入控制部分

。

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